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ESPECTROSCOPIA. La radiación electromagnética tiene carácter ondulatorio y esta formada por fotones, cuya energía viene dada por:

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(1)

ESPECTROSCOPIA


La
espectroscopia
estudia
la
absorción
y
emisión
de
la
radiación
electromagnética
por
la
materia.


La
radiación
electromagnética
tiene
carácter
ondulatorio
y
esta
formada

por
fotones,
cuya
energía
viene
dada
por:


E = h! = hc / " "! = c 


Siendo
 h,
 la
 constante
 de
 Planck,
ν,
 la
 frecuencia
 y
 λ,
 la
 longitud
 de
 onda.
 La
 energía
 de
 la
 radiación
 viene
 determinada
 por
 su
 frecuencia
 o

 longitud
de
onda:
rayos
cosmicos,
rayos
gamma,
rayos
X,
radiación
ultravileta‐visible,
radiación
infrarroja,
microondas,
.
.




 


(2)

Los
atomos
y
moléculas,
sólo
absorben
y
emiten

radiación
de
determinadas
frecuencias,
lo
que
implica
la
cuantización
de
sus
niveles
de
energía.


La
separación
entre
los
niveles
electrónicos
de
una
molécula
se
encuentran
entre
el
IR
cercano

y
el
Visible‐Ultravioleta.


La
espectroscopia
ultravioleta­visible
estudia
la
absorción
de
radiación
ultravioleta–visible
por
una
molécula.



Al
hacer
incidir
radiación
UV‐Visible
de
energía
adecuada,
las
moléculas
pasan
del
estado
fundamental
a
un
estado
de
mayor
energía
(excitado).




Si
la
energía
de
la
radiación
coincide
con
la
diferencia
de
energía
entre
el
último
estado
ocupado
y
el
primer
estado
vacío
se
produce
la
transición
 de

un
electrón
a
un
estado
de
energía
superior.



Si
E
(fotón)
=
ΔE
(molecula)
=
E2
–
E1

La
luz
visible
o
UV
es
absorbida
por
los
electrones
de
valencia
y
éstos
son
promovidos
a
estados
excitados
(de
energía
mayor).



Al
absorber
radiación
electromagnética
de
una
frecuencia
adecuada,
ocurre
una
transición
desde
el
estado
fundamental
a
un
estado
excitado..



Algunas
moléculas,
como
es
el
caso
del
β‐caroteno,
naranja
de
metilo,

fenofltaleína,
…….,
absorben
energía
en
el
visible
así
como
en
el
UV,

lo
que
 produce
que
tengan
color
(visible).
Esta
moléculas
se
suelen
caracterizar,
por
tener
un
sistema
de
enlaces
π.


(3)


 


Naranja
de
metilo

 
 Fenolftaleina


La
longitud
de
onda
a
la
que
absorben
determina
el
color.


La
porción
de
la
radiación
UV­visible
que
es
absorbida
implica
que
una
porción
de
radiación
electromagnética
no
es
absorbida
por
la
 muestra
y
que
por
tanto
es
transmitida
a
través
de
ella
y
puede
ser
captada
por
el
ojo
humano.
Es
el
color
de
la
sustancia.


Un
sistema
que
absorbe
a








 500­520
nm
se
ve
rojo


(4)

En
la
siguiente
tabla,
la
columna
del
"color"
indica
la
porción
del
espectro
que
es
absorbida,
mientras
que
la
correspondiente
al
"color
 complementario”
indica
la
porción
de
radiación
electromagnética
que
no
absorbe
la
muestra
y
que
por
tanto
es
transmitida
a
través
de
 ella
y
puede
ser
captada
por
el
ojo
humano
(color
de
la
disolución).



λ
(nm)
 Color

 Color
Complementario


380‐435

 Violeta

 
 
 Verde‐amarillo


435‐480

 Azul

 
 
 
 Amarillo


480‐490

 Azul‐verdoso

 
 Anaranjado
 490‐500

 Verde‐azulado

 
 Rojo


500‐560

 Verde


 
 
 Púrpura


560‐580

 Verde‐amarillo

 
 Violeta


580‐595

 Rojo

 
 
 
 Azul


595‐650

 Anaranjado

 
 
 Azul‐verdoso


650‐780

 Rojo

 
 
 
 Verde‐azulado






Espectrofotometría


Técnica
cuantitativa
que
permite
relacionar
la
cantidad
de
una
sustancia
con
la
cantidad
de
luz
absorbida.


Ley
de
Lambert­Beer



La
cantidad
de
luz
absorbida
depende
de:


­
La
energía
de
la
radiación
(Intensidad)
y
la
frecuencia
de
la
radiación
utilizada.


­
La
naturaleza
de
la
muestra.


­
El
número
de
moléculas
sobre
el
que
incide
la
radiación.


(5)

I hν
 I-dI

Ley
de
Lambert­Beer (relación
empírica)


 
 
 


La
disminución
de
intensidad
que
tiene
lugar
cuando
la
radiación
atraviesa
una
muestra
de
espesor


!

d!
que
contiene
especies
absorbentes
de
 concentración
[C],
es
proporcional
al
espesor,
a
la
concentración
y
a
la
intensidad.



 
 


!

"dI = cte [C] I d!

!

"dI = cte [C] I d! # " dI

Io

I

I

$ = % [C] d!

o

!

$ # " ln I ( )

IIo

= ln I

o

I = % [C] !

lg I

o

I = %

ln10 [C] ! = Ab = & [C] ! # Ab = & [C] ! # T = I

I

o

A = " lgT

El
cociente
 
→

Transmitancia,
nos
indica
la
proporción
de
radiación
transmitida
y
normalmente
se
expresa
en
%.



α

→

cte
de
proporcionalidad
que
depende
de
la
especie
absorbente
y
de
la
frecuencia
de
la
radiación
utilizada.


!

" = #

ln10

→



coeficiente
de
absorción
molar

→







ε(ν)

(6)

La
intensidad
de
la
radiación
disminuye
exponencialmente
con
el
espesor
de
la
muestra
y
la
concentración
de
la
especie
absorbente.


I
=
Intensidad



c
=
concentración
molar
(M)
 l
=
camino
óptico
(cm)
 T
=
Transmitancia
 A
=
Absorbancia


ε=
coeficiente
de
absorción
molar






(M­1cm­1).
Depende
de
λ(ν)


El
máximo
de
absorbancia
obtenido
en
el
espectro
de
absorción,
nos
dará
la
longitud
de
onda
que
proporciona
la
mayor
sensibilidad
 posible,
y
por
tanto
será
la
que
se
utilizará
en
el
análisis
espectrofotométrico
de
dicho
compuesto.


(7)

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